Registration Number
0826U003838, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
17-09-2026
popup.evolution
o
Title
Method for video data transmission at the application layer in a UAV computer network
Author
He Jiang,
popup.head Olena P. Chernykh
popup.opponent Andrii A. Kovalenko
popup.opponent Viacheslav V. Davydov
popup.review Nina Kuchuk
popup.review Svitlana Gavrylenko
popup.rada
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"
Description
Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-прикладної задачі підвищення ефективності передавання відеоданих у комп’ютерній мережі безпілотних літальних апаратів шляхом розроблення методу передачі відеоданих на рівні застосунків з адаптивним керуванням, який забезпечує вибір стратегії передавання за критерієм імовірності своєчасної доставки відеокадру в умовах стохастичної мінливості каналу зв’язку, варіативності затримок, можливих повторних передач і динамічної топології мережі.
Об’єкт дослідження – процес передавання відеоданих у комп’ютерній мережі БПЛА.
Предмет дослідження – моделі та методи передачі відеоданих на рівні застосунків у комп’ютерній мережі БПЛА з адаптивним керуванням.
Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності передавання відеоданих у комп’ютерній мережі БПЛА шляхом розроблення стохастичної GERT-моделі процесу доставки відеокадрів та методу передачі відеоданих на рівні застосунків, орієнтованого на максимізацію ймовірності своєчасної доставки відеоінформації.
У вступі вказано, що для досягнення мети розв’язано такі наукові завдання: проведено аналіз предметної області та чинників, що впливають на якість передавання відеоданих у мережах БПЛА; обґрунтовано необхідність переходу від середніх показників якості обслуговування до оцінювання ймовірності своєчасної доставки відеокадру; розроблено адаптивну стохастичну GERT-модель процесу передачі відеоданих; отримано аналітичні співвідношення для оцінювання середньої затримки, дисперсії, джиттера та функції розподілу часу доставки; виконано порівняльне дослідження з моделями Queueing, Simulation та Markov; розроблено метод передачі відеоданих на рівні застосунків з адаптивним керуванням, який враховує дедлайн доставки, стан мережі, правила повторної передачі та буферизації.
У першому розділі проаналізовано предметну область передавання відеоданих у комп’ютерних мережах БПЛА. Визначено, що відеодані є часово чутливим інформаційним ресурсом, прикладна цінність якого залежить не лише від факту доставки, а й від своєчасності надходження. Показано, що основними чинниками впливу є динамічна топологія мережі, варіативність затримок, джитер, втрати пакетів, пропускна здатність каналу, обмеженість бортових ресурсів та параметри відеопотоку. Сформульовано наукову проблему, яка полягає у необхідності побудови формалізованої стохастичної моделі процесу доставки відеокадрів та методу адаптивного керування передачею на рівні застосунків.
У другому розділі розроблено адаптивну стохастичну GERT-модель процесу передачі відеоданих з борту БПЛА. Модель враховує етапи захоплення кадру, попередньої обробки, буферизації, оцінювання стану каналу, вибору стратегії передачі, прийому, декодування та виведення відео. У моделі реалізовано три альтернативні гілки передачі залежно від рівня ризику втрат: передача без надлишковості, передача з використанням FEC та передача з FEC і зниженням частоти кадрів. Для опису часових характеристик використано детерміновані, тріангуларні, експоненційні та логнормальні розподіли.
У третьому розділі проведено чисельне дослідження розробленої моделі. Для сценаріїв A, B і C використано параметри логнормального розподілу μ = 3,0; 3,3; 3,5 та σ = 0,7; 0,8; 0,9 відповідно. Встановлено, що сценарій B забезпечує найкращий компроміс між середньою затримкою, стабільністю та ймовірністю своєчасної доставки. Для порогів доставки 20, 40 і 60 мкс показано, що при дедлайні 60 мкс імовірність своєчасної доставки досягає приблизно 0,85–0,95 залежно від сценарію.
У четвертому розділі розроблено метод передачі відеоданих на рівні застосунків з адаптивним керуванням. Метод ґрунтується на використанні результатів стохастичної моделі для вибору стратегії передачі відеокадру за критерієм максимізації ймовірності його доставки до заданого дедлайну. Запропоновано правила керування буферизацією, повторними передачами та відкиданням кадрів, які не можуть бути доставлені в межах допустимого часу. Показано, що реалізація методу саме на рівні застосунків дозволяє не змінювати фізичний, канальний і транспортний рівні мережевої архітектури, а інтегрувати адаптивну логіку з прикладними протоколами відеопередачі.
У висновках наведено основні результати дисертаційної роботи щодо вирішення поставлених наукових задач.
Registration Date
2026-07-21
popup.nrat_date
2026-07-21 / 2026-10-08
